CN105675438B - 路堤强夯后平均压实度的确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能够获得高路堤通过强夯后的平均压实度，进而评价强夯后加固效果的路堤强夯后平均压实度的确定方法。该方法，首先确定每次强夯的夯击能为P、现场路堤强夯影响深度H、强夯影响范围的直径L；然后计算出对路堤强夯后单位体积夯击能采集现场强夯前的填土；计算出强夯前填土的压实度；配制体积为V与强夯前相同的填土；根据单位体积夯击能计算出现场填土强夯次数对应的室内模拟强夯对填土进行强夯的次数；然后采集强夯前体积为V的填土在室内模拟强夯；根据强夯后的体积变化，计算出强夯后的填土干密度，从而确定现场路堤强夯后的平均压实度。采用该方法能够提前了解强夯的夯击效果，更好的指导强夯方案的设计以及评价强夯的加固效果。

Description

路堤强夯后平均压实度的确定方法

技术领域

本发明涉及一种强夯加固路堤后加固效果的评价方法，尤其是一种路堤强夯加固后平均压实度的确定方法。

背景技术

公知的：高路堤由于自重应力大，应力水平高且填土自身压缩产生的沉降也较大，普遍存在沉降，特别是路堤2的不均匀沉降问题。在修筑高路堤2时采用强夯法进行补强处理，提前消除路堤2沉降是一种常用的工程处理措施。

对强夯后强夯效果的检测工作是强夯施工的一个重要组成部分，目前国内外采用的主要方法有动力触探、荷载试验和波速试验、压实度检测等，常规测试方法耗时长，费用高。同时由于强夯影响深度较大，原位测试只能给出一定数量的抽测点上的加固质量情况，无法对整个强夯影响范围内的加固效果进行评价。强夯后压实度的检测一般取自填土的表面，不能体现整个强夯影响范围内压实度的变化，夯锤1夯击处与未夯击处的压实度差别较大，同时由于强夯后填土表面松动，压实度测试并不是十分准确。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够获得高路堤通过强夯后的平均压实度，进而评价强夯后加固效果的路堤强夯后平均压实度的确定方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：路堤强夯后平均压实度的确定方法，包括以下步骤：

1)确定每次强夯的夯击能为P、现场路堤强夯影响深度H、强夯的影响范围的直径L；

3)采取现场路堤填土试样，测试填土的最大干密度ρ_dmax、最佳含水量w_opt；

4)采取现场强夯前路堤填土试样，测试填土干密度ρ_d根据公式：λ_c＝ρ_d/ρ_dmax得出压实度λ_c，且保证采取土样的数量满足土样质量的测试要求；

5)在室内模拟强夯，以最佳含水量w_opt配制固定体积为V、压实度为λ_c的填土，填土的质量m＝ρV＝ρ_d(1+0.01w_opt)V＝λ_cρ_dmax(1+0.01w_opt)V；

7)通过n′次夯击后填土的体积变为V′，土体的干密度为：

ρ′_d＝m/V′(1+0.01w_opt)＝λ_cρ_dmaxV/V′＝ρ_dV/V′，

强夯后土体的平均压实度为：λ′_c＝ρ_d/ρ_dmax＝λ_cV/V′。

进一步的，步骤1)中的强夯影响深度H通过修正的Menard(梅纳)公式：计算确定，或者采用《建筑地基处理规范》中的建议值，或者现场瑞利波检测确定；其中M为夯锤的重力，单位KN；h为夯锤的落距；单位m；k为修正参数，范围为0.35～0.8。

进一步的，步骤1)中的强夯的影响范围的直径L取1.5～2.5倍夯锤直径D。

本发明的有益效果是：本发明所述的路堤强夯后平均压实度的确定方法，首先确定每次强夯的夯击能为P、现场路堤强夯影响深度H、强夯的影响范围的直径L；然后计算出对路堤2强夯后单位体积夯击能采集现场强夯前的填土；计算出强夯前填土的压实度；配制体积一定与现场路堤强夯前相同的填土；根据单位体积夯击能计算出现场该一定体积填土强夯次数对应的室内模拟强夯对该一定体积的填土进行强夯的次数；然后采集强夯前体积一定的填土在室内模拟强夯；根据强夯后的体积变化，计算出强夯后的填土干密度，从而进一步的得到强夯后填土的平均压实度；从而确定现场路堤强夯后的平均压实度。通过本发明所述的路堤强夯后平均压实度的确定方法，将现场施工强夯后填土的压实度，等价到室内模拟强夯后填土的压实度；从而可以通过室内强夯模拟确定现场强夯的次数，控制强夯的程度，保证强夯的加固效果；不需要对现场路堤进行大面积检测。因此本发明所述的路堤强夯后平均压实度的确定方法能够准确的测定路堤强夯后的平均压实度。通过测定的路堤强夯后平均压实度与强夯要求达到的压实度进行比较可以判断强夯后的路堤压实度是否合格，同时可以通过强夯要求达到的压实度，反向推算出现场路堤上夯锤需要夯击的最少次数。因此本发明所述的路堤强夯后平均压实度的确定方法能够提前了解强夯的夯击效果，更好的指导强夯方案的设计以及评价强夯的加固效果。

附图说明

图1是本发明实施例中夯锤夯击的示意图；

图2是本发明实施例中所述的路堤强夯后平均压实度的确定方法的流程图；

图3是本发明实施例中夯击次数与压实度的关系图；

图中标示：1-夯锤，2-路堤。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1、图2所示，本发明所述的路堤强夯后平均压实度的确定方法，包括以下步骤：

1)确定每次强夯的夯击能为P、现场路堤2强夯影响深度H、强夯的影响范围的直径L；

3)采取现场路堤2的填土试样，测试填土的最大干密度ρ_dmax、最佳含水量w_opt；

4)采取现场强夯前路堤2的填土试样，测试填土干密度ρ_d根据公式：λ_c＝ρ_d/ρ_dmax得出压实度λ_c，且保证采取土样的数量满足土样质量的测试要求；

5)在室内模拟强夯，以最佳含水量w_opt配制固定体积为V、压实度为λ_c的填土，填土的质量m＝ρV＝ρ_d(1+0.01w_opt)V＝λ_cρ_dmax(1+0.01w_opt)V；

7)通过n′次夯击后填土的体积变为V′，土体的干密度为：

ρ′_d＝m/V′(1+0.01w_opt)＝λ_cρ_dmaxV/V′＝ρ_dV/V′，强夯后土体的平均压实度为：λ′_c＝ρ_d/ρ_dmax＝λ_cV/V′。

在步骤1)中通过确定现场路堤2的强夯影响深度H、强夯的影响范围的直径L、每次强夯的夯击能为P；从而能够确定现场对路堤2进行强夯后，填土的单位体积夯击能

具体的，在步骤1)中每次强夯的夯击能为P主要是通过设定夯锤1的夯击能确定的。所述强夯影响深度H通过修正的Menard公式：计算确定，或者采用《建筑地基处理规范》中的建议值，或者现场瑞利波检测确定；其中M为夯锤1的重力，单位KN；h为夯锤1的落距；单位m；k为修正参数，范围为0.35～0.8。所述强夯的影响范围的直径L取1.5～2.5倍夯锤直径D，或者通过检测确定。

在步骤2)中通过有限元分析、理论分析将加固模式简化为圆柱体，如图1所示，从而推导出公式根据公式计算出单位体积夯击能为在实验室内进行模拟强夯，计算夯击能做好准备。

在步骤3)和步骤4)中通过检测现场路堤2的填土的最大干密度ρ_dmax、最佳含水量w_opt；以及强夯前填土的干密度测试填土干密度ρ_d；然后根据公式：λ_c＝ρ_d/ρ_dmax得出压实度λ_c。为了保证检测精度，在采集填土的过程中，必须保证采取土样的数量满足土样质量的测试要求。

在步骤5)中在室内模拟强夯，以最佳含水量w_opt配制固定体积为V、压实度为λ_c的填土，填土的质量m＝ρV＝ρ_d(1+0.01w_opt)V＝λ_cρ_dmax(1+0.01w_opt)V；通过将室内模拟的填土的配制为最佳含水量w_opt，压实度为λ_c；从而使得模拟强夯的填土与现场路堤2的填土参数一致。

由于填土在强夯的过程中，只是体积发生变化，质量不会发生变化，因此通过计算获得填土的质量从而为后续步骤机选压实度做好准备。

在步骤6)中在室内模拟强夯，确定一次夯击的能量为P′，现场一点强夯n次的室内模拟夯击次数n′，由于相同体积的填土，获得相同的夯击能最终产生的强夯效果相同，因此通过上述步骤确定了室内模拟强夯的参数，从而保证室内模拟强夯能够得到与现场路堤2强夯同样的效果。

在步骤7)中通过n′次夯击后填土的体积变为V′，土体的干密度为：

ρ′_d＝m/V′(1+0.01w_opt)＝λ_cρ_dmaxV/V′＝ρ_dV/V′，强夯后土体的平均压实度为：λ′_c＝ρ_d/ρ_dmax＝λ_cV/V′。

通过对模拟强夯后填土体积的检测，根据检测到的变化后的填土体积V′以及模拟填土的质量m，从而计算出强夯后填土的干密度。最终计算出强夯后的平均压实度。

综上所述本发明所述的路堤2强夯后平均压实度的确定方法，首先在步骤1)中确定每次强夯的夯击能为P、现场路堤2强夯影响深度H、强夯的影响范围的直径L；然后在步骤2)中计算出对路堤2强夯后单位体积夯击能在步骤3)和步骤4)中采集现场强夯前的填土；计算出强夯前填土的压实度；在步骤5)中配制体积一定与现场路堤2强夯前相同的填土；在步骤6)中根据单位体积夯击能计算出现场该一定体积填土强夯次数对应的室内模拟强夯对该一定体积的填土进行强夯的次数；然后在步骤7)中采集强夯前体积一定的填土在室内模拟强夯；根据强夯后的体积变化，计算出强夯后的填土干密度，从而进一步的得到强夯后填土的平均压实度；从而确定现场路堤2强夯后的平均压实度。通过本发明所述的路堤2强夯后平均压实度的确定方法，将现场施工强夯后填土的压实度，等价到室内模拟强夯后填土的压实度；从而可以通过室内强夯模拟确定现场强夯的次数，控制强夯的程度，保证强夯的加固效果；不需要对现场路堤2进行大面积检测。因此本发明所述的路堤2强夯后平均压实度的确定方法能够准确的测定路堤2强夯后的平均压实度。通过测定的路堤2强夯后平均压实度与强夯要求达到的压实度进行比较可以判断强夯后的路堤2压实度是否合格，同时可以通过强夯要求达到的压实度，反向推算出现场路堤2上夯锤1需要夯击的最少次数。因此本发明所述的路堤2强夯后平均压实度的确定方法能够提前了解强夯的夯击效果，更好的指导强夯方案的设计以及评价强夯的加固效果。

实施例

参照图1、图2以及图3，下面结合某市政工程高路堤强夯工点说明平均压实度的确定过程。

某市政工程高路堤2高20m，路堤2填土为风化的泥岩，填土的最大干密度2.23g/cm³,最佳含水率为8％，路堤2强夯补强前压实度92％。强夯补强的设计为夯击能为6000KN·m，夯锤1重30t，落距20m，夯锤直径D为2.5m，一点夯击8次，夯点间距5m。

结合规范、现场瑞利波测试以及有限元计算夯击能为6000KN·m时，强夯影响深度H通过修正的Menard公式：计算得到强夯的影响深度H约为9m，强夯的影响范围的直径L为2倍夯锤直径D。则强夯夯击8次时影响体积内的单位体积夯击能为：

室内模拟强夯时，击实试验试样的体积V为2177cm³，采用的夯锤1一击夯击能P′为19.84N·m。以最佳含水率8％配制固定体积为2177cm³、压实度为0.92的填土，填土的质量4.82kg。

室内强夯模拟结果表明，当含水量为8％重量为4.82kg的路堤2填土，夯击63次后填土体积为2177cm³，相应的压实度为92％。

室内模拟强夯的夯击次数：

为了更好的握夯击对填土压实度的影响，室内模拟强夯每夯击7次记录试样体积的变化，图中的夯击次数包括使填土达到压实度为0.92的63击，夯击次数与压实度的关系曲线如图3所示。

经过30次强夯后，填土体积变为2108.3cm³，此时压实度为：

室内强夯模拟结果表明，夯击90次后压实度达到95％，也即现场采用6000KN·m的夯击能夯击8次，强夯影响范围内的平均压实度由92％提高到了95％，达到了设计要求。

继续进行强夯实验，增加强夯次数，得到如图3所示的夯击次数与压实度的关系图；从图中可以看出继续增加夯击次数对压实的提高效果不明显。

上述方法也可以反向推算出达到施工要求压实度时，现场施工需要的夯击次数。

如：已知强夯后需要达到的最小压实度为λ_min，室内模拟的填土的体积为V；

根据公式：λ′_c＝ρ′_d/ρd_max＝λ_cV/V′可以推算出V′＝λ_cV/λ_min；通过计算得到在室内强夯后的填土体积变化到体积V′；从而根据填土强夯模拟体积变化到V′确定强夯模拟的夯击次数n′；然后根据公式推算出单位体积夯击能

然后再根据公式可以反向推出其中：P为夯锤1每次强夯的夯击能、H为现场路堤2强夯影响深度、L为强夯的影响范围的直径。

以上所述只是用图解说明本发明确定强夯后平均压实度的一些原理及操作步骤，并非对本发明做任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围。

Claims (3)

1.路堤强夯后平均压实度的确定方法，其特征在于包括以下步骤：

1)确定每次强夯的夯击能为P、现场路堤(2)强夯影响深度H、强夯的影响范围的直径L；

2)将强夯的加固模式简化为圆柱体，计算出现场一点强夯n次后单位体积夯击能

3)采取现场路堤(2)的填土试样，测试填土的最大干密度ρ_dmax、最佳含水量w_opt；

4)采取现场强夯前路堤(2)的填土试样，测试填土干密度ρ_d根据公式：λ_c＝ρ_d/ρ_dmax得出压实度λ_c，且保证采取土样的数量满足土样质量的测试要求；

5)在室内模拟强夯，以最佳含水量w_opt配制固定体积为V、压实度为λ_c的填土，填土的质量m＝ρV＝ρ_d(1+0.01w_opt)V＝λ_cρ_dmax(1+0.01w_opt)V；

6)在室内模拟强夯，确定一次夯击的能量为P′，现场一点强夯n次的室内模拟夯击次数 n′，

7)通过n′次夯击后填土的体积变为V′，土体的干密度为：

ρ′_d＝m/V′(1+0.01w_opt)＝λ_cρ_dmaxV/V′＝ρ_dV/V′，强夯后土体的平均压实度为：λ′_c＝ρ′_d/ρ_dmax＝λ_cV/V′。

2.如权利要求1所述的路堤强夯后平均压实度的确定方法，其特征在于：步骤1)中的强夯影响深度H通过修正的Menard公式：计算确定，或者采用《建筑地基处理规范》中的建议值，或者现场瑞利波检测确定；其中M为夯锤(1)的重力，单位KN；h为夯锤(1)的落距；单位m；k为修正参数，范围为0.35～0.8。

3.如权利要求1所述的路堤强夯后平均压实度的确定方法，其特征在于：步骤1)中的强夯的影响范围的直径L取1.5～2.5倍夯锤直径D。